Преобразователь частоты в код

Союз Советскик Социалистических Республик(51)М. Кл,с присоединением заявки Мо Н 03 К 13/20 С С 1 К 23/10(23) Приоритет Государствеииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(088,8) Дата опубликования описания 231280(72) Авторы изобретения А,И.Овчаренко и С.И.Овчаренко Харьковский ордена Ленина политехнический институт им. В.И.Ленина(54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ В КОД Изобретение относится к технике преобразования информации и может быть использовано в дискретных системах контроля и управления.Известны преобразователи частоты в код, использующие метод развертывания Фазы преобразуемой частоты по линейному закону. Работа таких преобразователей происходит в два этапа, на первом из которых осуществляется линейное развертывание Фазы преобразуемой частоты (равномерное квантование ее периода), а на втором - преобразование результата квантования в код, пропорциональный преобразуемой 15частоте 1 .Общими недостатками подобных устройств являются ухудшение точностипреобразования с ростом преобразуемой ,частоты,что обусловлено увеличением 20 погрешности дискретности при кванто.вании периода, а также ухудшение быстродействия с ростом преобразуемой частоты, что обусловлено увеличением длительности второго этапа преобразо" 25 вания.Известен также цифровой частотомер содержащий Формирователь, ко входам которого подключены входная шина и выход блока управления. Выход Форми- ЗР рователя связан со схемой ИЛИ и блоком управления задержки, выход которого соединен с другим входом схемы ИЛИ, связанной со входом ключа, другой вход ключа соединен со входом счетчика, разрядные выходы которого ,связаны с блоком управляемой задержки 2 .Однако зто устройство отличается недостаточно высокой точностью н быстродействием.Наиболее близким к предлагаемому является преобразователь частоты в код, содержащий два формирователя, ко входу первого из которых подклю- чена входная шина, а его выход соединен с установочным входом счетчика и выходом первой схемы И. Ко второму входу этой схемы подключен выход генератора стабильной частотыа выход первой схемы И соединен с информационным входом преобразователя кодчастота, выход которого через второй Формирователь связан с установочным входом преобразователя код-частота и входом второй схемы И, к другому входу которой подключен выход генератора, а выход этой схемы соединен со счетным входом счетчика. При этом выход генератора связан также с тактовымвходом преобразователя код-частота,13),Е Погрешность квантования периода в этом устройстве определяется выражениемд+- х/огде Р - преобразуемая частота;Й - эталонная частота генераторас ростом преобразуемой частоты растет по линейному закону.Быстродействие известного устройства может характеризоваться суммарным выражением двух этаповТ =Г+М/РТ "1(Р ФК Р фо где 1". - постоянный коэФфициент;Т - период преобразуемой частоты.15Из последнего выражения очевидно, что, начиная со значения Гх =1 одК с ростом преобразуемой частоты Р Увеличизается и ТЦель изобретенйя - повышение точ ности и быстродействия в области высших частот.Поставленная цель достигается тем, .что н известное устройство, содержа" щее генератор эталонной частоты, ныход 25 которого соединен с тактовым входом преобразователя код-частота и первым входом первого элемента И, выход.которого соединен со счетным входом основного счетчика, второй элемент И и два Формирователя, выход первого из которых соединен с установочным вхо- дом основного счетчика, выход преобразователя код-частота через второй Формирователь подключен ко второму входу первого элемента И, дополнительно введены генератор эталонного вре- мени, два коммутатора, элемент ИЛИ, счетчик, регистр, компаратор кодов и коммутатор кодов, причем входная шина соединена с информационным входом 40 первого коммутатора, первый выход которого непосредственно, а.второй - через Формирователь соединены со входами элемента ИЛИ,выход которого подключен к первому входу второго элемента 45 И, выход которого соединен со счетным входом дополнительного счетчика, разрядные выходы которого соединены с информационными нхоцами преобразователя код-частота и первыми группа" ми входов коммутатора кодов и компаратора кодов, выходы регистра подключены ко второй группе входов компаратора кодов, выход которого соединен с управляющими входамикоммутатора фодов, первого и второго коммутаторЬв, к первому и второму информационным входам последнего подключенысоответственно выходы генераторов,"/ эталонной частоты и эталонного времени выход второго коммутатора соединен 0 со вторым входом нторого элемента И,выходы генератора эталонного нремени и второго формирователя подключены к первому и второму установочным входам дополнительного счетчика соот1 ветственно, а выходы основного счетчика соединены со нторой группой входов коммутатора кодов.Структурная схема преобразователя частоты в код принедена на чертеже.Устройство содержит коммутаторы 1 и 2, элемент ИЛИ 3, формирователи 4 и 5, элементы И б и 7, генератоц 8 эталонного времени, генератор 9 эталонной частоты, дополнительный счетЧик 10, компаратор 11 кодов, преобразователь 12 код-частота, коммутатор 13 кодов, регистр 14, основной счетчик 15.УсТройство работает следующим образом.Пусть н исходном состоянии выходной сигнал компаратора 11 кодов токов, что коммутатор 1 подключает входную шину Р к элементу ИЛИ 3 через формирователь 4, а коммутатор 2 подключает генератор 9 ко входу элемента И 7, При этом навыходы коммутатора 13 кодов подключаются выходы счетчика 15.Поступающие по шине Уимпульсы подаются через коммутатор 1 на формирователь 4, где выделяется период Тх этих импульсов. Таким образом, элемент И 7 оказывается открытым н течение интервала Тх и через него на счетчик 10 поступают импульсы генератора 9 эталонной частоты Го, По окончании интервала код в счетчике 10 имеет значение Х =Й То ХПредположим, что преобразуемая чюстота в рассматриваемый момент такова,что Я ) Ир; где Бр - число, записанное и регистре 14. При указан", ном соотношении между Ит и Ир компаратор 11 кодов остается в прежнем состоянии, при котором к одному входу элемента И 7 подключен выход формирователя 4,к другому его входу - генератор 9, а ко входным шинам коммутатора 13 - выходы счетчика 15. Код счетчика 10 преобразуется в частоту преобразователя 12, при этом частота на выходе последнего равна=4 т оКФормирователь 5 выделяет период той же частоты и через элемент И б и счетчик 15 поступаето/ х аимпульсов-частоты ЙО.В силу указанного состояния коммутатора 13 код счетчика 15,пропорциональный преобразуемой частоте Рх передается на выходы коммутатора 13. В дальнейшем при выполнении условияУо/Г,= И 7 М т.е, при относительно низких частотах Р, описанный процесс повторяется.При низких значениях Рх устройство обладает такими же характеристиками как и известное.ф= Ио (1)Т /х+" "х о 2)Положим теперь, что значение возросло настолько, что/ й (йВ этом случае на выходе компаратора 11 кодов появляется такой сигнал, что к одному входу элемента И 7 подключается непосредственно шина Г , а к другому - генератор 8 эталонного времени То . Одноверменно к выходным шинам коммутатора 13 кодов подключаются выходы счетчика 10.0Это означает, что теперь в течение интервала То в счетчик 10 поступают Импульсы Г , т.е. код счетчика 10 теперь равенЙГ-.Ь 76Фт.е. также пропорционален частоте Гх,Теперь уже этот код:присутствуетна выходах коммутатора 13, а счетчик10 периодически обнуляется сигналамигенератора 8, В этом режиме временипреобразования постоянно ТрТ (3),а погрешность дискретности выражаетсяв виде Ьср 1(Рт(4), т.е. с ростомГ уменьшаетсяНастоящее устройство целесообразноиспользовать в цифровых системахс частотными датчиками параметров,изменяющихся в широких пределах,Особенно эФфективным является применение устройства в таких системах,где с точки зрения точности важны режимы малых и больших значений параметров (зона средних значений является нерабочей) . формула изобретенияПреобразователь частоты в код, содержащий генератор эталонной частоты, выход которого соединен с тактовым входом преобразователя код"частота и первым входом первого элемента 40 И, выход которого соединен со счетным входом основного счетчика, второй элемент И и два форюрователя, выход первого из которых соединен с уста" новочным входом основного счетчика," ф 4 выход преобразователя код-частота через второй Формирователь подключен ковторому входу первого элемента И, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности и быстродействия вобласти высших частот, в него дополнительно введены генартор эталонного,времени, два коммутатора, элемент ИЛИ,счетчик, регистр, компаратор кодови коммутатор кодов, причем входная,шина соединена с информационным входом первого коммутатора, первый выход которого непосредственно, а второй - через первый формирователь соединены со входами элемента ИЛИ, ввход которого подключей к первому вхопу второго элемента И, выход которогосоединен со счетным входом дополнительного счетчика, разрядные выходыкоторого соединены с информационнымивходами преобразователя код-частотаи первыми группами входов коммутаторакодов и компаратора кодов, выходы регистра подключены ко второй группевходов компаратора кодов, выход которого соединен с управляющими входами коммутатора кодов, первого и второго коммутаторов, к первому и второму информационным входам последнего подключены соответственно выходыгенератора эталонной частоты и эталонного времени, выход второго коммутатора соединен со вторым входом второго элемента И, выходы генератораэталонного Времени и второго формирователя подключены к первому и второму установочным входам дополнительного счетчика соответственно, а выходыосновного счетчика соединены со второйгруппой входов коммутатора кодов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Иартяшин А.И. и др. Преобразователи электрических параметров. длясистем контроля и измерения, 1 И.,Энергия, 1976, с. 223-226.2, Авторское свидетельство СССРР 463926, кл. 6 01 В 23/00, 1975.3. Авторское свидетельство позаявке 9 2585454, 29.09,78.790292 оставиетль Л, Плетневаехред м,кузьма, корректорМ. шаров Редактор О. М писно За 4/5 Патент, г. Ужгород, ул. Проектна илиал 9073/65 Тираж 995 ЦНИИПИ Государственного комитета Со делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб.,